Contenu
- Pourquoi les cellules ont-elles besoin d'un cytosquelette?
- Avantages du cytosquelette pour les cellules
- Quels composants composent le cytosquelette
- Questions de taille
- Rôle des microtubules dans le cytosquelette
- Microtubules et mouvements dans la cellule
- Microtubules et mouvements cellulaires
- Rôle des filaments intermédiaires dans le cytosquelette
- Filaments intermédiaires et ancrage d'organelles
- Rôle des microfilaments dans le cytosquelette
- Projections de microfilaments
Vous connaissez probablement déjà le rôle que votre propre squelette joue dans votre vie; cela donne à votre corps une structure et vous aide à bouger.
Sans cela, vous ressembleriez davantage à un blob humain qu'à une personne en mouvement qui fonctionne. Comme son nom l’indique, le cytosquelette a un but très similaire dans les procaryotes et des cellules eucaryotes.
Vous êtes-vous déjà demandé ce qui rend les cellules rondes et les empêche de s'effondrer en globes gluants? Ou comment les nombreux organites à l'intérieur de la cellule s'organisent et se déplacent à l'intérieur de la cellule, ou comment la cellule elle-même se déplace? Les cellules reposent sur un cytosquelette pour toutes ces fonctions.
L'unité structurelle importante du cytosquelette est en réalité un réseau de fibres protéiques dans le cytoplasme qui donne à la cellule sa forme et lui permet de remplir des fonctions importantes, telles que le mouvement cellulaire.
En savoir plus sur les organites et les fonctions des autres cellules.
Pourquoi les cellules ont-elles besoin d'un cytosquelette?
Alors que certaines personnes pourraient imaginer des cellules non structurées, des microscopes puissants utilisés en biologie cellulaire révèlent que les cellules sont très organisées.
Un élément essentiel est essentiel au maintien de cette forme et de ce niveau d’organisation: le cytosquelette de la cellule. Les filaments de protéines qui composent le cytosquelette forment un réseau de fibres à travers la cellule.
Ce réseau fournit un support structurel à la membrane plasmique, aide à stabiliser les organites dans leurs positions appropriées et permet à la cellule de mélanger son contenu selon les besoins. Pour certains types de cellules, le cytosquelette permet même à la cellule de se déplacer et de voyager à l'aide de structures spécialisées.
Ceux-ci se forment à partir des filaments de protéines lorsque cela est nécessaire pour la locomotion cellulaire.
Le service fourni par le cytosquelette pour façonner la cellule a beaucoup de sens. Tout comme le squelette humain, le réseau de protéines du cytosquelette crée un support structurel essentiel pour maintenir l'intégrité de la cellule et l'empêcher de s'effondrer dans ses voisins.
Pour les cellules à membranes très fluides, le réseau de protéines qui constitue le cytosquelette est particulièrement important pour conserver le contenu de la cellule à l'intérieur de la cellule.
C'est appelé intégrité de la membrane.
Avantages du cytosquelette pour les cellules
Certaines cellules hautement spécialisées dépendent également du cytosquelette pour leur soutien structurel.
Pour ces cellules, le maintien de leur forme unique permet à la cellule de fonctionner correctement. Ceux-ci inclus les neurones, ou des cellules du cerveau, qui ont des corps de cellules rondes, des bras ramifiés appelés dendrites et des queues étirées.
Cette forme de cellule caractéristique permet aux neurones de capter des signaux à l'aide de leurs bras de dendrite et de les transmettre à travers leurs queues d'axones et dans les dendrites en attente d'une cellule cérébrale voisine. C'est ainsi que les cellules du cerveau communiquent les unes avec les autres.
Il est également logique que les cellules bénéficient de l’organisation que leur confère le réseau de fibres protéiques du cytosquelette. Il existe plus de 200 types de cellules dans le corps humain et un total d'environ 30 milliards de cellules dans chaque être humain de la planète.
Les organites de toutes ces cellules doivent effectuer une grande variété de processus cellulaires, telles que la construction et la décomposition de biomolécules, la libération d’énergie par le corps et la réalisation de nombreuses réactions chimiques rendant la vie possible.
Pour que ces fonctions fonctionnent correctement à l'échelle de l'organisme, chaque cellule a besoin d'une structure et d'une manière de faire similaires.
Quels composants composent le cytosquelette
Pour jouer ces rôles importants, le cytosquelette s'appuie sur trois types de filaments distincts:
Ces fibres sont si petites à l'infini qu'elles sont complètement invisibles à l'œil nu. Les scientifiques ne les ont découverts qu'après l'invention du microscope électronique fait apparaître l'intérieur de la cellule.
Pour visualiser à quel point ces fibres de protéines sont petites, il est utile de comprendre le concept de nanomètre, qui s’écrit parfois en nm. Les nanomètres sont des unités de mesure, tout comme un pouce est une unité de mesure.
Vous avez peut-être deviné à partir du mot racine mètre l'unité nanométrique appartient au système métrique, tout comme le centimètre.
Questions de taille
Les scientifiques utilisent des nanomètres pour mesurer des choses extrêmement petites, telles que les atomes et les ondes lumineuses.
En effet, un nanomètre équivaut à un milliardième de mètre. Cela signifie que si vous prenez un bâtonnet de mesure, qui mesure environ 3 pieds de long lorsqu’il est converti au système de mesure américain, et le divisez en un milliard de pièces égales, une seule pièce équivaut à un nanomètre.
Maintenant, imaginez que vous puissiez couper les filaments de protéines constituant le cytosquelette de la cellule et mesurer la diamètre à travers la face coupée.
Chaque fibre aurait un diamètre compris entre 3 et 25 nanomètres, selon le type de filament. Pour les cheveux, le diamètre d'un cheveu humain est de 75 000 nanomètres. Comme vous pouvez le constater, les filaments qui composent le cytosquelette sont incroyablement petits.
Microtubules sont les plus grandes des trois fibres du cytosquelette, avec un diamètre de 20 à 25 nanomètres. Filaments intermédiaires sont les fibres de taille moyenne du cytosquelette et mesurent environ 10 nanomètres de diamètre.
Les plus petits filaments de protéines présents dans le cytosquelette sont microfilaments. Ces fibres filiformes ne mesurent que 3 à 6 nanomètres de diamètre.
Dans la réalité, ce nombre est jusqu'à 25 000 fois inférieur au diamètre d'un cheveu humain moyen.
••• SciencingRôle des microtubules dans le cytosquelette
Les microtubules tirent leur nom de leur forme générale et du type de protéine qu’ils contiennent. Ils ressemblent à des tubes et sont formés à partir d’unités répétitives d’alpha et de bêta-tubuline. protéine des polymères reliant ensemble.
En savoir plus sur la fonction principale des microtubules dans les cellules.
Si vous visualisiez des filaments de microtubules au microscope électronique, ils ressembleraient à des chaînes de petites protéines torsadées ensemble en un réseau spiral serré.
Chaque unité protéique se lie à toutes les unités environnantes, produisant une structure très forte et très rigide. En fait, les microtubules sont le composant structural le plus rigide que l'on puisse trouver dans les cellules animales, qui n'ont pas de parois cellulaires contrairement aux cellules végétales.
Mais les microtubules ne sont pas simplement rigides. Ils résistent également à la compression et à la torsion. Cette qualité augmente la capacité du microtubule à maintenir la forme et l'intégrité de la cellule, même sous pression.
Les microtubules donnent aussi à la cellule polarité, ce qui signifie que la cellule a deux côtés uniques, ou pôles. Cette polarité fait partie de ce qui permet à la cellule d'organiser ses composants, tels que les organites et d'autres parties du cytosquelette, car elle donne à la cellule un moyen d'orienter ces composants par rapport aux pôles.
Microtubules et mouvements dans la cellule
Les microtubules favorisent également le mouvement du contenu cellulaire dans la cellule.
Les filaments de microtubules forment des pistes qui agissent comme des voies de chemin de fer ou des autoroutes dans la cellule. Transporteurs de vésicule suivez ces pistes pour déplacer la cargaison cellulaire dans le cytoplasme. Ces pistes sont cruciales pour éliminer les contenus cellulaires indésirables tels que les protéines mal repliées, les organites anciens ou cassés et les envahisseurs d’agents pathogènes, tels que les bactéries et les virus.
Les transporteurs de vésicules suivent simplement la piste de microtubules appropriée pour acheminer cette cargaison vers le centre de recyclage de la cellule, lysosome. Là, le lysosome récupère et réutilise certaines parties et en dégrade d'autres.
Le système de suivi aide également la cellule à déplacer les biomolécules nouvellement construites, telles que les protéines et les lipides, des organites de fabrication et aux endroits où la cellule a besoin des molécules.
Par exemple, les transporteurs de vésicules utilisent des pistes de microtubules pour déplacer les protéines de la membrane cellulaire des organites vers la membrane cellulaire.
Microtubules et mouvements cellulaires
Seules certaines cellules peuvent utiliser locomotion cellulaire pour se déplacer, et ceux qui le font s’appuient généralement sur des structures spécialisées en fibres microtubules.
Le spermatozoïde est probablement le moyen le plus simple de visualiser ces cellules en mouvement.
Comme vous le savez, les spermatozoïdes ressemblent un peu à des têtards à longue queue, ou flagelles, qu’ils fouettent pour nager jusqu’à leur destination et féconder un ovule. La queue du sperme est faite de tubuline et constitue un exemple de filament de microtubule utilisé pour la locomotion cellulaire.
Une autre structure mobile bien connue qui joue également un rôle dans la reproduction est la cilia. Ces structures mobiles ressemblant à des cheveux recouvrent les trompes de Fallope et utilisent un mouvement de vague pour déplacer l'œuf dans la trompe de Fallope et dans l'utérus. Ces cils sont des fibres de microtubules.
Rôle des filaments intermédiaires dans le cytosquelette
Les filaments intermédiaires sont le deuxième type de fibre présent dans le cytosquelette. Vous pouvez les représenter comme le véritable squelette de la cellule, leur seul rôle étant le support structurel. Ces fibres de protéines contiennent kératine, une protéine commune que vous pouvez reconnaître dans les produits de soin du corps.
Cette protéine constitue le cheveu et les ongles humains ainsi que la couche supérieure de la peau. C'est aussi la protéine qui forme les cornes, les griffes et les sabots des autres animaux. La kératine est très forte et utile pour protéger contre les dommages.
Le rôle majeur des filaments intermédiaires est la formation de la matrice de protéines structurelles sous le membrane cellulaire. Cela ressemble à un maillage de soutien qui structure et forme la cellule. Il confère également une certaine élasticité à la cellule, lui permettant de réagir avec souplesse sous contrainte.
Filaments intermédiaires et ancrage d'organelles
L'une des tâches importantes des filaments intermédiaires consiste à aider à maintenir les organites aux bons endroits de la cellule. Par exemple, des filaments intermédiaires ancrent le noyau à sa place dans la cellule.
Cet ancrage est crucial pour les processus cellulaires car les divers organites de la cellule doivent fonctionner ensemble pour remplir ces fonctions. Dans le cas du noyauEn attachant cet organite important à la matrice du cytosquelette, les organites qui s’appuient sur les instructions de l’ADN du noyau pour accéder à leurs tâches peuvent facilement accéder à ces informations à l’aide de messagers et de transporteurs.
Cette tâche importante pourrait être impossible si le noyau n'était pas ancré, car ces messagers et transporteurs devraient se déplacer pour chercher dans le cytoplasme un noyau errant!
Rôle des microfilaments dans le cytosquelette
Microfilaments, également appelés filaments d'actine, sont des chaînes de protéines actine torsadées dans une tige en spirale. Cette protéine est surtout connue pour son rôle dans les cellules musculaires. Là, ils travaillent avec une autre protéine appelée la myosine pour permettre la contraction musculaire.
En ce qui concerne le cytosquelette, les microfilaments ne sont pas les fibres les plus petites. Ils sont aussi les plus dynamiques. Comme toutes les fibres du cytosquelette, les microfilaments constituent le support structurel de la cellule. En raison de leurs caractéristiques uniques, les microfilaments ont tendance à apparaître aux bords de la cellule.
La nature dynamique des filaments d’actine signifie que ces fibres de protéines peuvent changer de longueur rapidement pour répondre aux besoins structurels changeants de la cellule. Cela permet à la cellule de modifier sa forme, sa taille ou même sa forme. projections spéciales qui s'étendent à l'extérieur de la cellule, tels que filopodes, lamellipodes et microvillosités.
Projections de microfilaments
Tu peux imaginer filopodes en tant que détecteurs qu’une cellule projette de détecter l’environnement autour d’elle, de capter des signaux chimiques et même de changer l’orientation de la cellule, si elle se déplace. Les scientifiques appellent aussi parfois filopodia microspikes.
Filopodia peut faire partie d’un autre type de projection spéciale, lamellipodes. Il s'agit d'une structure en forme de pied qui aide la cellule à bouger et à voyager.
Microvillos ressemblent à de minuscules cheveux ou doigts utilisés par la cellule lors de la diffusion. La forme de ces projections augmente la surface, de sorte qu'il reste plus d'espace pour que les molécules se déplacent à travers la membrane par des processus tels que l'absorption.
Ces doigts remplissent également une fonction fascinante appelée flux de cytoplasme.
Cela se produit lorsque les filaments d'actine peignent le cytoplasme pour le maintenir en mouvement. Le flux de cytoplasme booste la diffusion et aide à déplacer les matériaux souhaités, tels que les nutriments, et les matériaux indésirables, tels que les déchets et les débris cellulaires, dans la cellule.